DE3516756C1 - Method and device for solidifying and / or sealing a predeterminable area in the ground - Google Patents
Method and device for solidifying and / or sealing a predeterminable area in the groundInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen und/oder Abdichten eines vorgebbaren Bereichs im Erdboden, insbesondere zur Herstellung von Gründungen, Unterfangungen oder Abdichtungen in einem Baugrund, durch Injizieren von wenigstens einem flüssigen Stoff in wenigstens einem energiereichen Flüssigkeitsstrahl unter gleichzeitiger strahlförmiger Zugabe eines gasförmigen Stoffes.The invention relates to a method for solidifying and / or sealing a predeterminable area in the Soil, in particular for the creation of foundations, underpinning or seals in a building site, by injecting at least one liquid substance in at least one high-energy jet of liquid with simultaneous jet-shaped addition of a gaseous substance.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Injektionsrohr und einem daran angeordneten Düsenträger mit einer Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung und einer Gasstrahl-Austrittsöffnung.The invention also relates to a device for carrying out the invention Method with an injection tube and a nozzle carrier arranged on it with a liquid jet outlet opening and a gas jet outlet opening.
Ein derartiges Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung sind aus der DE-PS 21 24 385 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine koaxiale Strahl-Anordnung verwendet, d.h. es wird ein Flüssigkeitsstrahl ringsum mantelartig von einem Luftstrahl umhüllt. Es tritt aus einer zentralen Düse Flüssigkeit aus, und diese zentrale Düse wird koaxial durch eine Ringdüse umschlossen, aus welcher Druckluft austritt. Die DE-PS 21 24 385 lehrt, daß durch die aus der Ringdüse austretende Druckluft ein »Außenmantel« aus Druckluft für den Flüssigkeitsstrahl gebildet werden soll. Bei dieser bekannten Anordnung vermischen sich Flüssigkeit einerseits und Druckluft andererseits bereits im Bereich der Düsenaustrittsöffnung, zumindest wird dies dadurch beabsichtigt, daß die koaxialen Düsen unter einem Winkel zur Rohrachse angeordnet sind.Such a method and a corresponding device are known from DE-PS 21 24 385. at This known method uses a coaxial jet arrangement, i.e. a liquid jet is used All around enveloped like a jacket by a jet of air. Liquid emerges from a central nozzle, and this central nozzle is coaxially enclosed by an annular nozzle from which compressed air emerges. the DE-PS 21 24 385 teaches that the compressed air emerging from the ring nozzle creates an "outer jacket" of compressed air is to be formed for the liquid jet. In this known arrangement, liquids mix on the one hand and compressed air on the other hand already in the area of the nozzle outlet opening, at least this will be intended thereby that the coaxial nozzles are arranged at an angle to the pipe axis.
Weiterhin ist aus der DE-PS 26 00 834 ein ähnliches Verfahren bekannt, bei welchem ein aus einem Düsenkopf ausgestoßener Flüssigkeitsstrahl von einem Hochgeschwindigkeits-Luftstrahl umfaßt ist, wobei durch die Formgebung der Düse bereits im Düsenbereich eine Vermischung zwischen Flüssigkeit und Luft stattfindet, indem nämlich die Ringdüsen-Austrittsöffnung derart gerichtet ist, daß die aus der Ringdüse austretende Luft schräg nach innen zum Zentrum gerichtet ist.Furthermore, from DE-PS 26 00 834 a similar method is known in which a nozzle head ejected jet of liquid from a high-speed air jet is included, whereby due to the shape of the nozzle a mixing between liquid and air already takes place in the nozzle area, namely in that the annular nozzle outlet opening is directed in such a way that the air emerging from the annular nozzle is directed obliquely inwards towards the center.
Die DE-OS 30 02 680 lehrt zur Erzielung einer möglichst großen Reichweite des Hochdruckstrahles, daßDE-OS 30 02 680 teaches to achieve the greatest possible range of the high pressure jet that
der flüssige Stoff in Form eines intermittierend verdichteten Strahles injiziert wird oder daß dem flüssigen Stoff vor dem Austritt aus der Injektionsvorrichtung eine verdichtete gasförmige Phase zugeführt wird. Die Durchmischung von Flüssigkeit und Luft erfolgt somit bei diesem bekannte/i Verfahren bereits vor der Austrittsöffnung. the liquid substance is injected in the form of an intermittently compressed jet or that the liquid substance a compressed gaseous phase is fed in before exiting the injection device. the In this known method, mixing of liquid and air thus takes place before the outlet opening.
Es hat sich gezeigt, daß ein verhältnismäßig großer technischer Aufwand erforderlich ist, um einen intermittierenden Betrieb auch unter harten Baustellen-Einsatzbedingungen betriebssicher und zuverlässig durchzuführen, und es hat sich weiterhin herausgestellt, daß bei einem derartigen intermittierenden Betrieb im allgemeinen die Reichweite m vielen Anwendungsfällen nicht als voll befriedigend angesehen werden kann.It has been shown that a relatively large amount of technical effort is required to produce an intermittent To carry out operation safely and reliably even under tough construction site conditions, and it has also been found that with such intermittent operation in general the range in many applications cannot be regarded as fully satisfactory.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welches mit einer einfachen und robusten gerätetechnischen Einrichtung, die sich durch geringe Störanfälligkeit und hohe Betriebssicherheit sowie Zuverlässigkeit auszeichnet, gleichwohl eine große Reichweite ermöglicht wird.The invention is based on the object of creating a method of the type mentioned at the beginning which with a simple and robust technical device, which is characterized by low susceptibility to failure and is characterized by high operational safety and reliability, while at the same time enabling a large range will.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der gasförmige Stoff in wenigstens einem gesonderten, von dem Flüssigkeitsstrahl getrennten Gasstrahl injiziert wird und daß der Gasstrahl im wesentlichen parallel und im Abstand zu dem Flüssigkeitsstrahl geführt wird und der Abstand in der Größenordnung einiger Flüssigkeitsstrahl-Durchmesser liegt.To solve this problem, the invention provides that the gaseous substance in at least one separate, separated from the liquid jet gas jet is injected and that the gas jet is substantially parallel and is guided at a distance from the liquid jet and the distance is of the order of a few Liquid jet diameter is.
Gemäß der Erfindung wird erreicht, daß trotz einer gerätetechnisch gegenüber den bekannten Einrichtungen einfachen, leichten, kompakten Einrichtung Reichweiten erzielbar sind, welche diejenigen Reichweiten noch übertreffen, die bisher nur mit erheblichem technischem Aufwand erreichbar waren.According to the invention it is achieved that in spite of a device technology compared to the known devices simple, light, compact device ranges are achievable, which ranges those even surpass that which could previously only be achieved with considerable technical effort.
Eine besonders einfache Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der Gasstrahl ebenso wie der Flüssigkeitsstrahl mit einem runden Querschnitt ausgebildet wird und daß der Durchmesser des Gasstrahls in der Größenordnung dem Durchmesser des Flüssigkeitsstrahls entspricht. Es hat sich gezeigt, daß praktisch dieselben Ergebnisse hinsichtlich der Reichweite erreichbar sind, wenn der Abstand zwischen den beiden Strahlen geringfügig variiert wird. Dabei können die beiden Strahlen nebeneinander oder auch übereinander angeordnet werden, ohne daß durch derartige unterschiedliche Anordnung nennenswerte Abweichungen im Ergebnis zu verzeichnen wären.A particularly simple embodiment of the invention results from the fact that the gas jet as well as the liquid jet is formed with a round cross-section and that the diameter of the gas jet corresponds in the order of magnitude to the diameter of the liquid jet. It has been shown that practically the same results in terms of range can be achieved if the distance between the slightly varied between the two beams. The two beams can be side by side or on top of each other be arranged without significant deviations due to such a different arrangement would be recorded in the result.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß eng benachbart nebeneinander mehrere Gasstrahlen gebildet werden. Vorzugsweise wird dabei vorgesehen, daß unabhängig von der Anzahl der verwendeten Gasstrahlen der Gesamtgasstrahlquerschnitt jeweils konstant gehalten wird.Another advantageous embodiment of the method according to the invention provides that closely adjacent several gas jets are formed next to each other. It is preferably provided that independently the total gas jet cross-section is kept constant by the number of gas jets used will.
Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß bei einem runden Querschnitt des Flüssigkeitsstrahls der Gasstrahl mit einem lamellenförmigen Querschnitt gebildet wird oder daß der Gasstrahl mit einem Querschnitt gebildet wird, der die Konfiguration eines langgestreckten, schmalen Rechtecks aufweist, welches radial-symmetrisch zu dem Flüssigkeitsstrahl angeordnet wird, oder daß der Gasstrahl mit einem leicht gewölbten lameHenförmigen Querschnitt gebildet wird. Dabei kann die Anordnung vorteilhafterweise derart gebildet werden, daß der Gasstrahl mit einer Querschnittsfläche gebildet wird, die größer als die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsstrahls ist.Furthermore, it can preferably be provided that with a round cross-section of the liquid jet the gas jet is formed with a lamellar cross section or that the gas jet with a cross section is formed, which has the configuration of an elongated, narrow rectangle, which is radially symmetrical is arranged to the liquid jet, or that the gas jet with a slightly curved LameHen-shaped cross-section is formed. The arrangement can advantageously be formed in this way be that the gas jet is formed with a cross-sectional area which is greater than the cross-sectional area of the Liquid jet is.
Weiterhin soll gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschaffen werden.Furthermore, according to the invention, a device for carrying out the method according to the invention is intended be created.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß getrennt von der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung wenigstens eine gesonderte Gasstrahl-Austrittsöffnung vorgesehen ist und daß die Gasstrahl-Austrittsöffnung parallel und im Abstand zu der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung angeordnet ist, welcher in der Größenordnung einiger Durchmesser der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung liegt. Eine derartige Vorrichtung ist nicht nur einfach herzustellen, sondern erweist sich vor allem im Gebrauch als robust, betriebssicher. Es werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dann gleichbleibend gute Reichweiten-Ergebnisse erzielt, wenn die Größe und/oder der Abstand der beiden Öffnungen variiert werden. Es können beim Gebrauch die beiden Öffnungen ebensogut nebeneinander wie übereinander verwendet werden.The device for performing the method according to the invention is characterized in that separately at least one separate gas jet outlet opening from the liquid jet outlet opening is provided and that the gas jet outlet opening is parallel and at a distance from the liquid jet outlet opening is arranged, which is in the order of some diameter of the liquid jet outlet opening lies. Such a device is not only easy to manufacture, but above all proves itself in use as robust, operationally reliable. With the device according to the invention, it will then also be constant good range results are achieved if the size and / or the distance between the two openings varies will. During use, the two openings can just as easily be next to each other as on top of each other be used.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Gasstrahl-Austrittsöffnung und die Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung jeweils einen runden Querschnitt aufweisen und daß der Durchmesser der Gasstrahl-Austrittsöffnung und der Durchmesser der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung in der Größenordnung gleich sind. Dadurch wird der weitere Vorteil erreicht, daß die beiden Austrittsöffnungen austauschbar sind, so daß grundsätzlich auch bei einer Verwechslung der Anschlüsse von Flüssigkeit und Luft gleichbleibend gute Arbeitsergebnisse erzielt werden.An advantageous further development of the device according to the invention is characterized in that the gas jet outlet opening and the liquid jet outlet opening each have a round cross section and that the diameter of the gas jet outlet opening and the diameter of the liquid jet outlet opening are of the same order of magnitude. This has the further advantage that the two Outlet openings are interchangeable, so that in principle even if the connections of Liquid and air consistently good work results can be achieved.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß auf dem Düsenträger eng benachbart nebeneinander mehrere Gasstrahl-Austrittsöffnungen angeordnet sind. Es können zwei oder auch eine größere Anzahl von Gasstrahl-Austrittsöffnungen verwendet werden, wobei vorzugsweise vorgesehen ist. daß der Gesamtluftstrahldurchmesser unabhängig von der Anzahl der verwendeten Gasstrahl-Austrittsöffnungen im wesentlichen konstant gehalten ist.Another advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that that a plurality of gas jet outlet openings are arranged closely adjacent to one another on the nozzle carrier are. Two or a larger number of gas jet outlet openings can be used, with is preferably provided. that the total air jet diameter regardless of the number of used Gas jet outlet openings is kept essentially constant.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, daß bei einem runden Querschnitt der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung die Gasstrahl-Austrittsöffnung schlitzförmig ausgebildet ist. Dabei kann die Anordnung vorzugsweise derart getroffen sein, daß die Gasstrahl-Austrittsöffnung einen Querschnitt aufweist, der die Konfiguration eines langgestreckten, schmalen Rechtecks aufweist, welches radial-symmetrisch zu der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung angeordnet ist, oder daß die Gasstrahl-Austrittsöffnung die Konfiguration eines leicht bogenförmig gewölbten Schlitzes aufweist oder daß die Querschnittsfläche der Gasstrahl-Austrittsöffnung größer als die Querschnittsfläche der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung ausgebildet ist.An advantageous further development of the device provides that with a round cross section the liquid jet outlet opening the gas jet outlet opening is slit-shaped. The arrangement can preferably be made such that the gas jet outlet opening has a cross section that corresponds to the Has configuration of an elongated, narrow rectangle which is radially symmetrical to the liquid jet outlet opening is arranged, or that the gas jet outlet opening has the configuration of a slightly arched slot or that the cross-sectional area of the gas jet outlet opening is greater than the cross-sectional area of the liquid jet outlet opening is trained.
Demgemäß kann mit einer einfachen gerätetechnischen Anordnung bei geringem Raumbedarf weitgehend erschütterungsfrei eine Bodenverbesserung und/ oder eine Abdichtung durch Einbringung von Zement-Suspensionen in die verschiedensten Bodenarten durchgeführt werden. Auf diese Weise können auch bei sonst nicht tragfähigen Böden Bauwerke errichtet und grundsätzlich nachträglich unterfangen werden, und zwar ebenso für eine Bauwerks-Sanierung wie für den Aushub einer Baugrube unmittelbar benachbart neben dem Fundament eines Bauwerks.Accordingly, with a simple device-technical arrangement with little space requirement can largely Vibration-free soil improvement and / or sealing by introducing cement suspensions can be carried out in a wide variety of soil types. In this way you can also use otherwise non-load-bearing soils structures are erected and underpinned as a matter of principle, namely as well as for a building renovation as well as for the excavation of an excavation immediately adjacent to the Foundation of a structure.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an-The invention is for example an-
5 6 I5 6 I.
hand der Zeichnung beschrieben: in dieser zeigen die ihand of the drawing described: in this show the i
F i g. 1 bis 4 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Vorderansicht.F i g. 1 to 4 embodiments of the device according to the invention in a schematic front view.
Die F i g. 1 zeigt schematisch einen Düsenträger 10 in einer Vorderansicht. Während der Düsenträger 10 gemaß der Darstellung in der F i g. 1 die Konfiguration eines Sechsecks aufweist, könnte dieser Düsenträger auch andere geometrische Konfiguration haben, beispielsweise rund ausgebildet sein.The F i g. 1 schematically shows a nozzle carrier 10 in a front view. While the nozzle carrier 10 according to the representation in FIG. 1 has the configuration of a hexagon, this nozzle carrier could also have a different geometric configuration, for example be designed around.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind die Zuleitungen für Flüssigkeit einerseits und für Gas andererseits nicht dargestellt, es sind vielmehr nur für die Austrittsöffnungen hinsichtlich ihrer Form, Größe und in bezug „ auf ihre relative Lage in den F i g. 1 bis 4 vorteilhafte gerätetechnische Ausführungsformen veranschaulicht.To simplify the illustration, the feed lines are for liquid on the one hand and for gas on the other hand not shown, it is rather only for the outlet openings in terms of their shape, size and in relation to " on their relative position in FIGS. 1 to 4 advantageous technical device embodiments illustrated.
Gemäß der Darstellung in der F i g. 1 ist eine Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung 11 in Form einer Bohrung vorgesehen, die einen Durchmesser von einigen Millimetern aufweist. Auch in den F i g. 2, 3 und 4 ist die Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung jeweils als Bohrung 21, 31 bzw. 41 dargestellt, obwohl grundsätzlich auch andere Querschnittsformen für eine Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung brauchbar sind.As shown in FIG. 1 is a liquid jet exit port 11 is provided in the form of a bore that has a diameter of a few millimeters having. Also in Figs. 2, 3 and 4 is the liquid jet outlet opening in each case as a bore 21, 31 and 41 shown, although in principle also other cross-sectional shapes for a liquid jet outlet opening are useful.
Zur Vereinheitlichung der Darstellung ist auch in den F i g. 2, 3 und 4 jeweils der Düsenträger 20, 30 bzw. 40 mit einer sechseckigen Konfiguration gezeichnet. Es versteht sich, daß unabhängig von Form und Lage der Austrittsöffnungen der Düsenträger beispielsweise auch rund oder viereckig ausgebildet sein oder auch eine anderweitige geometrische Konfiguration haben könnte. jiIn order to standardize the representation, FIG. 2, 3 and 4 of the nozzle carriers 20, 30 and 40, respectively drawn with a hexagonal configuration. It goes without saying that regardless of the shape and location of the Outlet openings of the nozzle carrier, for example, can also be round or square or also could have a different geometric configuration. ji
Nach der Fi g. 2 sind benachbart zu der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung 21 zwei Gasstrahl-Austrittsöffnungen 22a und 226 vorhanden. Es könnten jedoch auch weitere Gasstrahl-Austrittsöffnungen vorgesehen sein die dann alle in dem durch die beiden Gasstrahl-Austrittsöffnungen 22a und 22b festgelegten Bereich angeordnet sein sollten.According to Fi g. 2, two gas jet outlet openings 22a and 226 are present adjacent to the liquid jet outlet opening 21. However, further gas jet outlet openings could also be provided, all of which should then be arranged in the area defined by the two gas jet outlet openings 22a and 22b .
Nach der Darstellung in der F i g. 3 ist auf Abstand von der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung 31 eine schlitzförmige Gasstrahl-Austrittsöffnung 32 angeordnet. Die schlitzförmige Gasstrahl-Austrittsöffnung hat einen Querschnitt, welcher einem langgestreckten, schmalen Rechteck entspricht.According to the illustration in FIG. 3 is at a distance from the liquid jet outlet opening 31 a Slit-shaped gas jet outlet opening 32 is arranged. The slot-shaped gas jet outlet opening has a cross section which corresponds to an elongated, narrow rectangle.
Nach der Darstellung in der F i g. 4 ist auf Abstand von und benachbart zu der Flüssigkeitsstrahl-Austrittsöffnung 41 eine Gasstrahl-Austrittsöffnung 42 angebracht, die als leicht bogenförmig gewölbter Schlitz ausgebildet ist.According to the illustration in FIG. 4 is at a distance from and adjacent to the liquid jet outlet opening 41 a gas jet outlet opening 42 is attached, which is designed as a slightly arched slot is.
Wenn dafür gesorgt wird, daß die Öffnungsquerschnitte der verschiedenen Gasstrahl-Austrittsöffnungen, wie sie in den Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellt sind, jeweils insgesamt gleich sind, ergeben sich auch hinsichtlich der Arbeitsergebnisse keine nennenswerten Abweichungen. Grundsätzlich kann das Verhältnis zwisehen der Querschnittsfläche der Flüssigkeits-Austrittsöffnung einerseits und der Gasstrahl-Austrittsöffnung andererseits variiert werden, ohne daß erhebliche Abweichungen im Arbeitsergebnis erreicht werden, da auch die Arbeitsdrücke und damit die Austrittsgeschwindigkeiten nach den aus dem Stand der Technik bekannten Erfahrungsregeln variiert und angepaßt werden können.If it is ensured that the opening cross-sections of the various gas jet outlet openings, as they are shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4, each overall the same, also result with regard to There are no significant deviations in the work results. In principle, the relationship can be divided the cross-sectional area of the liquid outlet opening on the one hand and the gas jet outlet opening on the other hand, can be varied without significant deviations in the work result are achieved because also the working pressures and thus the exit velocities according to the prior art known rules of experience can be varied and adapted.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 6-5For this purpose 1 sheet of drawings 6-5
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